彭老师《元素地化》[精选].doc

元素地球化学 Element Geochemistry （2008-10） 授课内容： 一、绪论 二、元素在自然界中地球化学行为的基本理论 三、碱金属元素 四、碱土金属元素 五、稀土元素 六、放射性元素 七、铌、钽、锆、铪 八、铁族元素 九、钨、锡、钼 十、铂族元素 十一、铜、铅、锌 十二、金、银 十三、镓、铟、铊 十四、汞、砷、锑、铋 十五、硫、硒、碲 十六、卤族元素 主要参考文献： １．韩吟文，马振东．《地球化学》．北京：地质出版社. 2003 ２．涂光炽等．《地球化学》．上海：上海科学技术出版社. 1984． ３．刘英俊等．《元素地球化学导论》．北京：地质出版社. 1987． ４．中国科学院地球化学研究所．《高等地球化学》．北京：科学出版社. 1998. 1 绪论 1.1元素地球化学的任务和内容 元素地球化学是地球化学的一个分支学科。它是重点研究元素的地球化学行为及其活动规律的一门基础学科。 元素地球化学的基本任务是：根据周期表中每个元素的物理与化学特性，阐明元素在地球的各种地质体及地球附近可观察到的宇宙天体中的分布与分配规律；在各种不同的地质作用中，元素的分散与集中、迁移与沉淀的过程和控制因素；在各种自然条件下元素迁移与存在的形式，元素富集成矿的地球化学条件；最后查明每个元素的全部地球化学演化规律及其地球化学循环历史。因此研究元素地球化学对找矿勘探、矿石综合利用、海洋开发、农业与土壤利用、生态环境保护等方面都有十分重要的实际意义。 元素地球化学的内容相当广泛，主要包括以下几个方面： 1．元素的物理、化学和晶体化学性质。包括元素的原子结构、同位素组成、化合价、元素的原子半径、共价半径和离子半径、离子类型、极化性质、电负性、能量系数等性质。根据元素的这些地球化学参数，可以采用对比办法来说明元素的地球化学性质与特点，并从本质上阐明元素在各种地质作过程中的活动规律。 2．元素在自然界中的分布与分配。研究元素在可观察到的宇宙、星体、陨石及地球中的丰度，以及元素在地壳中的分布和在不同类型岩石中的分配，并对比研究其变化规律。分析各种不同地质体中元素分配的不均匀性及其地球化学意义，阐明元素分配的规律性。 3．元素的迁移方式与赋存状态。探讨元素在地球化学作用中的迁移方式及其化学反应过程，化学反应时的温度、压力、酸碱度、氧化还原电位和热量等物理化学条件的变化，查明元素在自然界中各种可能的赋存形式和它们的地球化学意义。 4．元素的演化与循环历史。研究元素在各种地质作用过程中表现的行为特征，将之串联起来构成元素的自然演化历史，并可分别从时间上、空间上分别阐明元素的演化规律，进而查明元素在地壳范围内，包括内生、外生、变质作用三个演化阶段结合起来构成的循环历史。 5．利用元素地球化学理论，研究成矿元素的物质来源，影响元素活化转移的因素，元素沉淀富集的物理化学条件等。因而对确定矿床成因，指导找矿勘探工作都有非常重要的意义。 6．利用元素在各种地质体中的分布规律，解决某些具体的地质问题，如地层的划分与对比；构造位置与形迹的确定；划分岩浆岩的期次与相带；判别岩体及矿体的成因；评价含矿建造与岩体的含矿性等等。 1.2元素地球化学的研究方法 元素地球化学的研究方法，要特别重视： 1．野外地质工作。必须要进行认真的野外地质工作，其目的是观察和收集代表地球化学体系的各种不同的元素共生组合的样品（如岩浆岩、变质岩、沉积岩、矿体等）和地质资料。用以对地史中曾经发生过的地球化学反应过程进行合理的分析与研究。 2．地球化学样品的测试分析工作。通过对样品精确的化学和仪器分析，利用数据来描述地质历史中化学元素活动的某些地球化学规律。 3．结晶化学的理论分析工作。由于地球化学反应的产物大多数都是固体结晶物质，因此，元素在矿物晶格中的共生组合，以及结晶物质自熔体或溶液中析出的作用，都受到元素结晶化学性质的控制。所以，在研究各种地质作用过程中元素的地球化学行为时，必需考虑元素结晶化学性质：原子的大小、配位数、极化性质、键性、晶体场等对元素行为的影响。才能合理解释元素的地球化学活动历史和运动规律。 4．热力学的理论分析。从热力学原理告可知，当体系与环境达到平衡时，体系的物理化学性质必定在某种程度上反映出环境的特征，因而我们能够通过自然体系的本身，去反推它生成时环境的物理化学条件。这样才能更有力地说明某些元素在成岩、成矿作用中的地球化学行为。 5.模拟实验。这对于了解元素在地质作用中的迁移形式、沉淀富集条件、矿物形成条件和稳定范围、相变等地球化学行为的实验手段。 6.微量元素地球化学研究。由于微量元素的地球化学行为受体系特点控制，并服从亨利定律和